[其他]利用橢圓偏振剪切波勘探地震的方法

無效

• 申請號: 87103768
• 申請日: 1987-05-21
• 公開（公告）號: CN87103768A
• 公開（公告）日: 1988-03-02
• 發明（設計）人: 杰克·H·科爾;約翰·S·格治利
• 申請（專利權）人: 康諾科有限公司
• 主分類號: G01V1/053
• 分類號: G01V1/053
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 林長安

本發明一般地說涉及地震的勘探，但在不作為限制性的情況下，更具體地說涉及利用攜帶著較各壓縮波及剪切波包含更多信息的橢圓偏振剪切波的改進的勘探方法。

本發明人發覺在地震勘探實踐中沒有先有技術利用了橢圓偏振剪切波。多年來已將多種方法用于壓縮波勘探法和偏振波勘探法中，明顯地還沒有一有規則的橢圓（在特定情況下為圓形）偏振剪切波存在的概念，該剪切波在通過地球介質時賦予粒子在三維正交空間中運動。因此，現設想橢圓偏振剪切被的粒子運動可用一個或多個三維正交的檢測器檢測以進行任意的垂直地震剖面（VSP）法探測，折射或反射測量，三維地震測量和相關的地震回波探測實踐。

最接近的先有技術教導已公開的有在1983年于內華達、拉斯韋加斯召開的勘探地球物理學家協會（Society????of????Exploration????Geophysicists）1983年會上發表的由斯圖爾德.克蘭普賓（Stuart????Crampin）所著的S12.7論文題目為“剪切波的偏振：三分向記錄法的主張（Shear????Wave????Polarizations：A????Plea????for????Three-component????Recording）”。雖然這篇論文認識到可從剪切波數據獲得大量的知識及通過三維探測揭露更多的數據，但作者并未發覺這些剪切波橢圓偏振特性及它們所遵循的特定傳播性質。

本發明涉及應用振動在大地介質內產生的橢圓偏振剪切波以供其后的三維正交粒子運動的地震探測的方法。設想將橢圓偏振剪切波應用于任意的垂直地震剖面法（VSP）、地震測井及包括三分向測量的地震測量。此外，預見到可將橢圓偏振剪切波源應用于海洋測量，由于大多數情況下波源可在水底接合。

因此，本發明的一個目的在于提供一種用于給定的振動回波探測程序使大量的有用信息能被探測的地震源。

本發明的另一個目的在于提供在大地介質中產生精密的橢圓偏振剪切波的方法和裝置。

本發明的還有一個目的在于提供產生和探測新的及在此之前未被應用的大地粒子運動關系的方法。

最后，本發明的一個目的在于應用橢圓偏振剪切波的方法，其中振動源可以不同的方式在大地表面、在水底或鉆孔中以相同的有效性耦合到地球介質。

本發明的其它目的和優點可通過對下述詳細說明以及聯系解釋本發明的附圖一起閱讀后，將會使人一目了然。

圖1A為水平和垂直地偏振剪切波關系的圖解說明;

圖1B為橢圓偏振剪切波關系的圖解說明;

圖2A為一帶有鉆孔及在其上耦合以剪切波振動器裝置的大地表面的一部分的理想化截面圖;

圖2B為一帶有軌道振動器及檢測器示出反射和折射射線路徑的大地斷面的理想化圖;

圖3為說明橢圓偏振剪切波的傳播圖的一橢圓偏振剪切波振動器及大地斷面的透視圖;

圖4為用于圖2方案中的橢圓偏振剪切波振動器的一種形式的截面圖;

圖5為說明按照類似于圖2設計的一特定試驗中探測壓縮和剪切運動的地震波記錄圖;

圖6為另一種形式的橢圓偏振剪切波發生器的示意圖;而

圖7為還有一種形式的橢圓偏振剪切波發生器的示意圖。

按照聲波理論，偏振方向通常是被定義為粒子在聲能傳播的介質中振動的方向。對于壓縮波而言，粒子的振動方向是與射線路徑或沿Z軸的傳播方向是共軸線的。對于水平剪切波和垂直剪切波而言，粒子的振動路徑與其傳播方向成直角。因此，如圖1A中所示，壓縮波粒子振動將與傳播方向軸線即Z軸10成一直線，而垂直剪切波的粒子的運動將發生在平面12內，水平剪切波粒子的位移將發生在平面14內。分別包含垂直剪切振動和水平剪切振動的平面12和14叫做偏振平面。因此，純粹的水平剪切波和垂直剪切波稱之為平面偏振波。

更特殊的剪切波偏振化的類型稱之為橢圓偏振，而這波形實質地在圖1B中描出。因此Z軸16可設想成由圖紙向外伸出，而在一垂直于傳播方向Z的平面內一粒子位移矢量18在每個振動周期中描繪出一橢圓20。

橢圓偏振中的粒子位移可設想成由兩個與傳播方向垂直的分量。考慮兩個頻率相同的平面偏振剪切波，其粒子的位移如下式所示：

_x＝_xD₁cos（wt-kz）

_y＝_yD₂cos（wt-k2+φ） （1）